Новости химической науки > Суперсмазка из графита работает на микроуровне

Исследователи из Китая и Австралии использовали графит для понижения трения, возникающего между двумя поверхностями небольшой площади. Работа подтверждает возможность применения графита в микроразмерных устройствах для понижении энергопотребления.

Трение зачастую создает серьезные проблемы инженерам – находящиеся в контакте друг с другом поверхности, трущиеся друг о друга, находятся в постоянном напряжении, что приводит к большей скорости их изнашивания. По словам Цюаньши Чжэна (Quanshui Zheng) около одной трети всей энергии, приводящей в движение системы и устройства, расходуется на преодоление силы трения. Чжэн с коллегами попытался найти способ понизить потери энергии, создав на атомном уровне смазку, обеспечивающую трущимся друг о друга деталям «суперскольжение».

Рисунок из Phys. Rev. Lett., 2012, 108, 205503

При выполнении эксперимента исследователи с помощью литографии сконструировали графитовые блоки микронного размера, после чего с помощью вольфрамового микрозонда прилагали силу для скалывания графитовых хлопьев. После освобождения отдельного блока две поверхности вновь образованных микроблоков притягивались друг к другу. Измерение сил, управлявших этими событиями, позволило сделать вывод о том, что две поверхности перемещались друг относительно друга практически без трения.

Возможность такого сверхсколького поведения графита впервые была предположена в 1990 году, несколько исследовательских групп наблюдали подобный эффект, однако до настоящего времени он считался скорее любопытным явлением природы, изучавшимся в глубоком вакууме для объектов, размеры которых составляли всего лишь несколько нанометров. Основное достижение исследователей из группы Чжэна заключается в том, что они существенно увеличили масштаб объектов и наблюдали отсутствие силы трения при обычных условиях.

Йоост Френкен (Joost Frenken) из Университета Лейдена (Нидерланды) высоко оценивает элегантную простоту эксперимента, проведенного исследователями. Френкен отмечает, что, хотя он и сам проводил мысленный эксперимент, моделирующий эксперимент Чжэна, у него не хватило смелости или воображения провести такое исследование. При этом эксперимент Чжэна, проведенный для макроусловий, однозначно представляет переход от теории к практике с перспективной возможностью его применения.

Исследователи, работавшие над проектом, уверены, что наблюдавшийся ими эффект может наблюдаться не только на микроскопическом, но и на макроскопическом уровне, и не только для графита, но и для других слоистых материалов, полагая, что в перспективе можно будет получить квадратный метр такого суперскользящего материала.

Источник: Phys. Rev. Lett., 2012, 108, 205503 (DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.205503)

метки статьи: #нанотехнологии, #неорганическая химия, #химическая технология, #химия поверхности